Математическая модель подключения оптимального числа потенциальных потребителей тепла к тепловой сети

In the modern world, the efficient use of energy is an extremely important aspect of human activity. In particular, heat supply systems have significant economic, environmental and social importance for both heat consumers and heat supply organizations. The economic status of all participants in the heat supply process depends on the efficiency of the functioning of the heat supply systems. The reliability of the functioning of systems depends on vital processes such as the work of hospitals and industrial enterprises. With such a close network communication, reliable and efficient operation of power supply systems is critical. In this article, ways to improve the efficiency of heat supply systems are considered. A mathematical model for improved planning of heat supply systems by connecting the optimal set of new heat consumers is presented. For each single customer, when there is an alternative option for connecting this consumer to the existing heat network, it is possible to choose the only optimal solution. This becomes possible due to the restrictions and the procedure for selecting variants from a subset of binary variables corresponding to alternatives. The procedure for finding the optimal number of consumers for connection to the existing heat network is presented, which is the rationale for increasing the number of existing consumers of the heat network. The testing was carried out and the results of the mathematical model by an example of test heat networks are presented. Directions of further study of increasing the efficiency of heat supply systems and integrating the presented mathematical model with modern software complexes are determined.В современном мире эффективное использование энергоносителей является крайне важным аспектом человеческой деятельности. В частности, системы теплоснабжения имеют значительное экономическое, экологическое и социальное значение как для потребителей тепла, так и для теплоснабжающих организаций. От эффективности функционирования систем теплоснабжения зависит экономическое состояние всех участников процесса теплоснабжения. От надежности функционирования систем зависят жизненно важные процессы, такие как работа больниц и промышленных предприятий. При такой тесной сетевой коммуникации критически важно безотказное и эффективное функционирование систем энергоснабжения. В данной статье рассмотрены пути повышения эффективности работы систем теплоснабжения. Представлена математическая модель для планирования работы систем теплоснабжения путем подключения оптимального множества новых потребителей тепла. Для отдельно взятого потенциального потребителя, каждый раз, когда возникает альтернативный вариант подключения этого потребителя к существующей тепловой сети, возможно выбрать единственное оптимальное решение. Это становится возможно за счет наложения ограничений и процедуры отбора вариантов из подмножества бинарных переменных, соответствующих альтернативам. Представлена процедура поиска оптимального числа потребителей для подключения к существующей тепловой сети, являющаяся обоснованием для увеличения числа существующих потребителей. Проведено тестирование и представлены результаты работы математической модели на примере тестовых тепловых сетей, сконфигурированных на основе ручного ввода основных условий и параметров работы. Определены направления дальнейших исследований по повышению эффективности систем теплоснабжения и интеграции представленной математической модели с современными программными комплексами.         

Model of the Connecting Optimal Number of Heat Consumers

In the modern world, the efficient use of energy is an extremely important aspect of human activity. In particular, heat supply systems have significant economic, environmental and social importance for both heat consumers and heat supply organizations. The economic status of all participants in the heat supply process depends on the efficiency of the functioning of the heat supply systems. The reliability of the functioning of systems depends on vital processes such as the work of hospitals and industrial enterprises. With such a close network communication, reliable and efficient operation of power supply systems is critical. In this article, ways to improve the efficiency of heat supply systems are considered. A mathematical model for improved planning of heat supply systems by connecting the optimal set of new heat consumers is presented. For each single customer, when there is an alternative option for connecting this consumer to the existing heat network, it is possible to choose the only optimal solution. This becomes possible due to the restrictions and the procedure for selecting variants from a subset of binary variables corresponding to alternatives. The procedure for finding the optimal number of consumers for connection to the existing heat network is presented, which is the rationale for increasing the number of existing consumers of the heat network. The testing was carried out and the results of the mathematical model by an example of test heat networks are presented. Directions of further study of increasing the efficiency of heat supply systems and integrating the presented mathematical model with modern software complexes are determined